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電路基本原理范文第1篇

【關鍵詞】 弧垂架空導線在線監測

架空導線弧垂是輸電線路設計和運行的重要指標,其值大小關系到整個輸電線路運行的安全,輸電線路的輸送容量以及周圍環境的變化都可能會導致輸電線路弧垂變化,弧垂過大、過小都可能會導致嚴重的安全隱患。此外,近些年來由于用電負荷增長的需要,許多已有的輸電線路為了提高電力輸送能力,將導線最高運行允許溫度從70°C提高到80°C,這時線路弧垂就成為主要的制約因素[1]。

目前,各大電網公司對架空輸電線路弧垂在線監測的研究已進行了多年,并且已經在這方面有所建樹,提出了有效的監測方法。本文將先簡要介紹弧垂的相關基本知識,再對這些弧垂在線監測方法的原理進行具體描述。

1 弧垂的基本概念

1.1 弧垂的定義

架空線上任一點的弧垂是指該點距兩懸點連線的垂向距離[2]。架空輸電線路有如下幾種弧垂:導線最低點弧垂、檔距中央弧垂、導線的最大弧垂。

檔距中央弧垂與最大弧垂非常接近,一般可以近似認為,即最大弧垂位于檔距中央。因為架空線的最低點可能位于檔距之外,計算最低點弧垂有時無實際意義,所以通常所指的弧垂是指架空線的最大弧垂。弧垂是線路設計及運行維護中的重要參數之一,決定了架空線路的松緊程度和線路桿塔的高度,弧垂的大小直接影響到線路的安全穩定運行。

1.2 弧垂的影響因素

架空輸電線路弧垂的影響因素有很多,其中主要有導線應力、輸送容量、大氣溫度、風、導線覆冰等[3]。

導線應力是決定弧垂的主要因素,導線的應力變大,弧垂變小。氣溫的變化,會引起導線的熱脹冷縮,進而通過導線的伸縮影響輸電線的弧垂,氣溫越高,導線伸長,弧垂就越大。導線輸送容量提高,會導致輸電導線溫度升高,從而使導線弧垂增大。導線覆冰及大風一方面增加了導線重量,使應力增大,進而影響導線弧垂,另一方面覆冰及大風會引起導線振動,間接導致弧垂增大。

2 垂在線監測的基本原理

2.1 線路的基本方程

在架空輸電導線的力學研究計算中,通常忽略導線的剛度而視之為柔性鎖鏈,同時認為導線受均布荷載,這樣導線就可用懸鏈線方程、斜拋物線方程或平拋物線方程來計算。懸鏈線方程精度最高,但計算繁瑣,分析麻煩,本文采用斜拋物線方程計算,雖精度略差但計算較簡單,誤差在工程允許范圍內[4]。利用斜拋物線方程,可求得導線懸掛曲線方程:

(2-1)

其中,為兩基桿塔之間的檔距,為導線兩懸掛點之間的高差,為導線最低點的應力,為導線所受的均布比載值。

在此基礎上,下面將討論弧垂的在線監測方法。

2.2 基于導線張力的弧垂在線監測原理

基于導線懸鏈線方程,可求得檔內的最大弧垂為:

(2-2)

應力定義為單位面積上的荷載,而比載定義為單位長度導線上的荷載折算到單位面積上的數值,同時導線上任意一點處應力的水平分量均等于最低點的應力值,故可以在上式分子、分母中均乘以導線最低點處的橫截面積,上式可作如下變換[5]:

(2-3)

其中,為架空導線最低點水平張力,為導線單位長度的自重力。因此,若能對導線張力實現實時在線監測,則可以實時獲得導線弧垂值,這個在原理上是可行的,同時也得到了實際應用。

2.3 基于導線傾角的弧垂在線監測原理

式(2-1)對求導,即可得導線各點處的斜率,進而可得各點的傾斜角。經計算懸掛點處導線的傾斜角分別為:

(2-4)

(2-5)

將上面兩式帶入(2-3)中可得:

(2-6)

或 (2-7)

上式說明線路弧垂值能通過導線懸掛點傾角直接反映,據此,我們可以通過實時測量懸掛點傾斜角來獲得導線弧垂值。

2.4 基于導線溫度的弧垂在線監測原理

架空導線的線長和弧垂是檔距、高差、比載、應力的函數。當氣象條件發生變化時,這些參數將會發射變化。氣溫的升降引起導線的熱脹冷縮,使線長、弧垂、應力發生相應變化。揭示架空導線從一種氣象條件(第一狀態)改變到另一氣象條件(第二狀態)下的各個參數之間關系的方程,稱為架空導線的狀態方程。斜拋物線狀態方程式如下:

(2-8)

式中,、——分別為兩種狀態下導線弧垂最低點處的應力;

、——分別為兩種狀態下導線的比載;

、——分別為兩種狀態下導線的溫度;

、——分別為該檔的檔距和高差角;

、——分別為導線的溫度膨脹系數和彈性系數。

本文暫不考慮導線覆冰及大風等情況,即、均只是導線自重比載,而溫度不引起比載變化,對于同一檔架空線,導線型號相同,即可認為。對式(2-6)進行分析,對于同一檔架空導線,其、、、、均為已知,式中就只剩下應力和溫度的關系,而應力可以經截面積轉化為導線張力,由此分析可知:通過狀態方程式可以求得不同溫度下的水平張力值,進而可以通過式(2-3)計算此溫度下下導線的弧垂。因此,通過實時監測導線溫度來實現弧垂的在線監測,也是可行的。

3 結語

在架空輸電線路設計與運行中,弧垂是一個重要指標。然而,弧垂大小與運行負荷和周圍氣象環境密切相關,任一個因素的變化都可能會造成線路弧垂的變化,過大的弧垂不但會造成事故隱患,也會減小輸電線路的熱容量,限制了線路的輸送能力,對線路運行的經濟性和安全性都有至關重要的影響。

目前,國內外專家學者已就弧垂問題進行了多年的研究,將不易直接測量的架空線路弧垂轉換到導線張力、傾角、溫度等便于直接測量的參量,實現了弧垂的在線監測。本文介紹了弧垂在線監測的基本原理,希望能借此研究開發或者改進得到更加適用于架空輸電線路的弧垂在線監測方法及裝置,以便大大提高輸電線路的正常安全運行水平,并促進挖掘輸電線路潛在的輸送能力,實現線路的動態增容。

參考文獻:

[1]代潁.輸電線路弧垂高度自動識別系統研究與實現[D].電子科技大學,2011.

[2]孟遂民,孔偉.架空輸電線路設計[M].北京:中國電力出版社,2007.

[3]李柏.送電線路施工測量[M].北京:水利電力出版社出版,1983.

[4]邵天曉.架空送電線路的電線力學計算(第二版)[M].北京:中國電力出版社,2003.

電路基本原理范文第2篇

關鍵詞　通信電子線路　課程教學　研究與改革

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

0 引言

21世紀以來，通信技術飛速發展，為了適應科學技術發展，許多重點大學將“高頻電子線路”更名為“通信電子線路”。“通信電子線路”是一門重要的專業基礎核心課程，是 “電路分析”、低頻電子線路（模擬電子線路基礎）、“信號與系統”等課程為先修課程的綜合性、難度性較大的課程。該門課程也是培養學生分析問題、解決問題的能力，以期達到能設計和運用各種高頻電路的能力，為后續的專業課的學習打好基礎。本校通信我校通信工程專業擬在2011版培養計劃中面向航空特色將“高頻電子線路”課程更名為“通信電子線路”，因此開展通信電子線路課程教學研究具有非常重要的意義。

1 課程特點

“通信電子線路”需要在電路分析基礎、信號與系統、低頻電子線路（模擬電子線路基礎）等課程學過以后開設，其后續課程是專業課，如通信原理、無線通信、移動通信等。它是基礎課程和專業課程之間架起了一座橋梁。

通過該課程的學習, 學生應了解高頻電路重要新技術的發展趨勢，熟悉本課程所述各模塊的組成、特點、性能指標，以及在通信系統中的地位與作用。深刻理解非線性電路的分析方法及特點；初步建立起信息傳輸系統的整體概念。掌握高頻電路中的基本概念、基本原理和基本方法以及典型電路，看懂一般的實際電路。由于該課程各個模塊都是以非線性電路為主，采用非線性分析方法，理論分析很抽象，涉及實際電路較少，尤其是新的通信實際電路很少，甚至沒有。學生往往怕學、怕分析，學習效果不理想。如何建設好該課程及提高學生的實際應用能力是當前亟待解決的問題。針對這一棘手問題，本文將從以下幾個方面進行探索和研究。

2 課程體系的建設

我校通信電子線路的課時是72學時，其中理論課60學時，實踐課12學時。學時較多，因此教學內容必須豐富。首先，根據相關技術和國際上同類課程最新教材的發展趨勢，汲取國內外優秀教材的精華，結合通信學科的最新成果和相關技術的最新方法，我們采用的教材是王家禮的21世紀高校通信類規劃教材《高頻電路原理與分析》，該教材內容精選，重點突出。

然后針對該課程的難點，將課程內容上進行了優化。整個課程內容主要由兩部分構成：無線模擬通信系統的發射機部分和接收機部分。發射機部分由音頻放大電路、高頻小信號放大電路、高頻振蕩器、調制器以及高頻功率放大電路組成。接收機部分由高頻放大電路、本振電路、混頻電路、中頻放大電路、解調器以及低頻放大電路組成。根據這兩大部分的內容，按照高頻小信號放大電路高頻功率放大電路正弦波振蕩電路振幅調制電路混頻電路解調電路進行教學內容的編排。同時考慮到現代無線電設備中，鎖相環作為一個多功能部件用得越來越多，已成為一個基本的高頻單元電路，將鎖相環原理及應用單獨成一章。

隨著科學技術的發展，高頻集成電路成為系統中不可缺少的器件或部件，增加了高頻集成電路的內容，比如，高頻電路的集成化、高頻集成電路和高頻電路的電子設計自動化(EDA)等。并將其作為自學思考部分，課堂上進行有目的地引導學生自學。這樣教學中我們就以“講透概念原理，打好電路基礎”為宗旨，在章節次序的安排上盡量符合由淺入深，由個別到一般的認識規律。以分立元件電路為基礎，面向集成電路，重點突出電路模型的概念，講透基本單元電路的工作原理及分析方法，降低知識體系入門的難度，提高學生的興趣。使學生有一個完整的知識架構，克服了部分學生在學習通信電路難的思維障礙。通過知識體系的建立，達到知識精練、知識體系系統化，與其他相關課程融合，提升學生創新思維能力。

3 教學模式的創新

課程知識體系改革要服從于課堂教學實際需要。在明確知識體系構架基礎上，還需要在教學活動過程中加強教學手段、方法和教學理念等教學模式進行創新研究，以提高教學效率和教學效果。教學中我們特別注重了解學生學習狀況，針對性加強學生薄弱環節的學習指導，及時收集學生學習效果的信息反饋進行分析，把課程內容的新發展及教師在科研中的應用引入教學內容，把學生的學習重點調整在“工程應用”狀態。同時課堂教學引入多媒體信息技術，制作多媒體課件，引入圖片、動畫、視頻等多媒體要素，優化教學過程，充實課堂教學的內容，提高學生學習的興趣和效果。

根據本課程理論性與實踐性都很強的特點，同時也為了更好地培養學生的實踐、創新能力，結合通信工程專業實際情況，以發射機系統和接收機系統為主題內容，設計多個驗證性和綜合性實驗，并編寫與課程配套的實驗指導書。幫助學生理解理論課堂知識，熟練掌握常用電子儀器，掌握通信電子線路分析與設計方法，培養學生的獨立思考、綜合應用和解決問題的能力。

4 結束語

“通信電子線路”課程是我校通信工程專業的重要課程。這門課程的教學改革直接關系到專業的建設和學生的知識體系搭建，也關系到學生對專業前景的信心。因此，改革完善該課程教學體系，摸索良好的教學模式，增強學生對專業的認同感，提升學生的能力和質量勢在必行。

參考文獻

[1]　沈偉慈.通信電路（第三版）[M].西安:西安電子科技大學出版社,2011.

電路基本原理范文第3篇

關鍵詞：網絡分析 疊加原理 聯系

疊加原理是線性電路的基本原理之一。在線性電路中，當電路中有多個獨立激勵源共同作用時，電路中任一支路上的響應等于每一個獨立源單獨作用時響應的代數和。通常利用疊加原理能將多電源復雜電路簡化為多個單電源簡單電路來等效簡化分析電路。電路網絡分析方法是有別于等效電路分析法的電路分析方法。網絡分析方法是基于基爾霍夫節點電流定理（KCL）和回路電壓定理（KVL），同時又不改變電路結構的電路分析方法，猶以網孔電流法和節點電壓法效率較高。

一、疊加原理與節點電壓法

節點電壓法是以電路的獨立節點電壓為未知量，列寫獨立節點的節點電流（KCL）方程組，先求解電路中各節點電壓，再求各支路電流的電路分析方法。因此，正確列寫各獨立節點的KCL方程成為該電路分析方法的關鍵。將疊加原理推廣應用于節點電壓法能更高效準確地列寫出各獨立節點的KCL方程。以如圖1所示電路為例。

圖 1 分析電路

對節點a，可認為有三種激勵：節點自電壓Va、其他節點互電壓Vb、Vc、獨立電源Us1、Us2；對應三種節點電流響應相疊加：節點自電導電流、互電導電流、電源電流。

1.a節點自電壓激勵與自電導電流響應

如圖2所示為a節點自電壓激勵與自電導電流響應等效電路圖。自電導響應電流為Iaz。則有：

圖 2 a節點自電壓激勵等效電路

2.a節點其他獨立節點電壓激勵與互電導響應

如圖3所示為a節點其他獨立節點電壓激勵與互電導響應等效電路圖。自電導響應電流為Iaq。則有：

圖 3 a節點互節點電壓激勵等效電路

3.a節點電路電源激勵與節點電流響應

如圖所示為a節點電路電源激勵與節點電流響應等效電路圖。a節點響應電流為Ias。則有：

圖 4 a節點電路電源激勵等效電路

4.a節點響應電流疊加――KCL方程

a節點響應電流應為Iaz、Iaq、Ias疊加而成，且其代數各為0。所以Iaz-Iaq-Ias=0，即Iaz-Iaq=Ias，所以 用電導可改寫為：

同理，可以高效準確的列寫出節點b、c的KCL方程。

二、疊加原理與網孔電流法

網孔電流法是以假想的電路網孔電流為未知量，列寫網孔的回路電壓（KVL）方程組，先求解各電路網孔電流，再求各支路電流的電路分析方法。因此，正確列寫各網孔的回路電壓（KVL）方程成為該電路分析方法的關鍵。同樣，將疊加原理推廣應用于網孔電流法能更高效準確地列寫出各網孔KVL方程。

對網孔電流Im1流經的網孔，也可認為有三種激勵：自網孔電流Im1、其他互網孔電流Im2、Im3、獨立電源Us2、Us3；對應三種網孔電壓響應：自電阻電壓、互電阻電壓、電源電壓。以上述電路中網孔電流Im1流經的網孔為例（以下分析均略去相應等效電路，讀者可自行分析相應等效電路）。

1.自網孔電流Im1激勵與回路自電阻電壓響應

UmZ= Im1（R2+ R3+ R5）

2.互網孔電流Im2、Im3在激勵與回路互電阻電壓響應

Umq= Im2 R3 - Im3 R5

3.電（源）在Im1流經的網孔上的回路電壓響應

Ums= - Us2 + Us3

4.回路電壓響應疊加――KVL方程

Im1流經的網孔上的回路電壓響應由 UmZ、Umq、Ums相疊加。且由基爾霍夫電壓定律（KVL）可知其代數和為0。即UmZ+Umq+Ums=0。所以有：

Im1（R2+ R3+ R5）+ Im2 R3 - Im3 R5 - Us2 + Us3=0

整理后即得Im1：

Im1（R2+ R3+ R5）+ Im2 R3 - Im3 R5 =Us2 - Us3。

同理，可列寫出Im2、Im3流經的網孔的回路電壓方程。

三、注意事項

深入探究疊加原理與電路網絡分析法內在聯系時應注意以下三點。

1.在節點電壓法中，以自節點電壓、獨立互節點電壓、電源為激勵源，以節點電流為響應；網孔電流法中以自網孔電流、互網孔電流、電源為激勵源，以網孔回路電壓為響應。這擴展了疊加原理的應用范圍，將其響應對象由單一支路電流、電壓響應擴展為節點電流響應和回路電壓響應。

2.在網孔電流法中，由于互電阻支路上互網孔電流方向可能與自網孔電流同向，也可能反向，所以，在互電阻支路上的電壓響應可正可負；而在節點電壓法中，由于各獨立節點電壓相對于參考點而言，其參考方向均大于0，所以互節點電壓的電流相應均為負。

3.在節點電壓法中，單一理想電壓源支路對自節點電流無貢獻，因理想電壓源電流由外電路決定；網孔電流法中，單一理想電流源對網孔電壓無貢獻，因理想電流源電壓由外電路決定。

深入理解疊加原理與電路網絡分析法內涵及內在聯系，對于正確、高效利用節點電壓和網孔電流電路分析方法具有深刻意義。

參考文獻：

[1] 劉愛琴，電路基礎，長春：吉林大學出版社，2009.

[2] 許自圖 ，電子電路原理與仿真 ， 北京： 電子工業出版社，2006.

電路基本原理范文第4篇

自適應系統是一類智能的時變系統，這類系統能夠通過與外界環境的接觸來動態地改善自身的信號處理。自適應信號處理就是在信號處理中引入了某種最優準則，這種最優準則在任何時刻、任何環境下都是被滿足的，因而可增強期望信號、消除干擾信號。自適應信號處理技術目前在雷達、通信、聲納、圖像處理、計算機視覺、地震勘探、生物醫學和振動工程等領域有著極其重要的應用。

全書共9章。1.引言：離散時間信號及電路基礎：包括離散時間信號的確定性和隨機序列、酉變換、離散傅里葉變換、正余弦變換，DT電路的性能、脈沖響應、DFT和Z變換等內容；2.自適應信號和陣列處理介紹：包括線性及非線性數字濾波、自適應濾波器的分類、自適應逆模型的估計、干擾消除、生物啟發的智能電路等；3.最佳線性濾波理論：包括自適應濾波器的基本概念、隨機優化方法、應用實例；4.最小二乘法：包括最小二乘法的基本原理、用最小二乘法的線性系統的解決方案、采用矩陣分解的LS方法、欠定稀疏系統（underdeterminedsparsesystems）；5.一階自適應算法：包括算法的性能、收斂性、穩定性、階梯度算法、LMS算法的統計分析和性能、LMS變異化算法等；6.二階自適應算法：包括牛頓算法、仿射投影算法、遞推最小二乘法、卡爾曼濾波器、自適應跟蹤算法的性能、多輸入多輸出誤差序列的回歸算法等內容；7.塊和變換域算法：包括頻域分塊自適應濾波、疊加FDAF算法、FDAF算法性能分析、TDAF算法及性能、子帶自適應濾波等內容；8.線性預測和遞歸算法：線性估計：前向和后向預測、遞歸模型算法、LevinsonDurbin算法及FKA、FAEST、和FTF算法等；9.離散時空濾波：AP算法及其傳播模型、信號模型、噪聲場特性和質量指標、常規的波束成形技術、依賴于數據的波束成形技術等內容。

作者AurelioUncini教授是羅馬薩皮恩扎大學（RomMarthaSapienzaUniversity）教授，講授電路理論、自適應算法和并行計算、數字音頻處理等課程。他是智能信號處理和多媒體實驗室主任，也是薩皮恩扎大學網絡情報與信息安全研究中心創始人之一。

本書基于自適應信號處理為讀者提供相關電路及算法設計開發的有效指導，每章末均附有大量帶啟發性的習題和部分習題答案，以及大量的參考文獻。書中的實例包括多模態多媒體生物、生物醫學、經濟、環境科學、遙感等領域。讀者不僅能學會如何設計和實現相關算法，還可以進行算法性能的評估。本書可作為高等院校通信、雷達、聲納以及信號處理等相關專業的高年級學生和研究生的教材，也可作為工程技術人員的參考資料，對科研院所研發人員和工程技術人員解決實際的工程技術問題，也很有參考價值。

李亞寧，碩士研究生（中國科學院自動化研究所）本文來自《信號處理》雜志

電路基本原理范文第5篇

關鍵詞：電力電子技術；MatlabGUI；虛擬仿真平臺；教學可視化平臺

電力電子技術是使用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術[1]。它是以高等數學、電路原理及模擬電子技術等課程為基礎，同時也是自動控制原理，電機與拖動等專業課程的基礎課，具有很強的實用性和綜合性，是電氣工程領域理論和實踐相結合的專業核心課程之一，因此電力電子技術教學質量的好壞，將直接影響后續課程的學習[2⁃4]。電力電子課程概念多、知識面廣、實踐性強，這給老師講課和學生理解帶來很大的困惑，所以借助實驗來加深學生對基本概念、基本理論和基本方法的理解很有必要。而傳統電力電子實驗教學受場地、器材、時間等諸多因素的影響，難以讓學生達到基本的實驗目標。虛擬仿真實驗平臺投入小，不受時間、地點的限制，具有一定的開放性，方便學生創新等優點。所以借助虛擬仿真平臺來輔助課堂及實驗教學會起到巨大的幫助作用[5⁃7]。本文借助Matlab/Simulink仿真環境，以及GUI（GraphicalUserInterface）設計友好的人機界面，通過GUI輸入框中數值的不同，改變電路參數，即可在界面觀察對應的波形變化。同時在界面中添加不同的入口畫面，可以觀察仿真原理圖，以及該電路的原理分析。同時，在虛擬仿真平臺中加入電路的閉環實例分析，加深學生對該電路的理解，提高學生的積極性和學習效率[8⁃9]。

1電力電子虛擬仿真平臺的建立

1.1電力電子虛擬仿真平臺結構

在設計GUI界面之前，首先需要確定虛擬仿真平臺的結構。由于設計該平臺的主要目的是為電力電子課程提供一個教學和實驗的仿真平臺，對電力電子課程中的一些常用電路進行動態仿真，幫助學生深刻理解電力電子課程中電路拓撲和電路實例。根據這些基本要求，并結合電力電子課程的特點，確定了虛擬仿真平臺的結構框圖，如圖1所示。該平臺包含了電力電子技術中常用電路，如整流電路、逆變電路、直流⁃直流變流技術、交流⁃交流變流技術及PWM控制技術5個基本模塊。課程的其他內容可在虛擬仿真平臺的基礎上擴展，因此，該平臺具有很強的通用性。為了使每個模塊設計更加簡單，虛擬仿真平臺采用了分層設計方法，將該平臺分為若干個模塊，每個模塊包括一些子模塊。圖2給出了直流⁃直流變流技術模塊的組成框圖，它包括原理分析、運行界面和實例分析三個子模塊，其他模塊的設計思想同該模塊基本相同。

1.2Matlab圖形用戶界面設計

Matlab為用戶提供了強大的集成圖形用戶界面開發環境（GUIDE），用戶可以方便地設計圖形用戶界面，開發自己的用戶程序[10]。圖形用戶界面（GUI）是由窗口、菜單、文字說明、標簽等控件構成。用戶通過提供的控件，如按鈕、滑塊、列表框等可以設計出易于理解的人機界面。一個圖形用戶界面必須包括控件（Compo⁃nent）、圖形窗口（Graphics）和回調函數（Callback）三個部分，利用GUIDE創建GUI是常用方法之一。使用GUIDE創建GUI的基本步驟如下：（1）選擇控件類型。根據預期的界面設計，選擇控件類型。電力電子教學虛擬仿真平臺中使用的控件主要包括按鈕、輸入框、標簽、坐標軸及面板等。（2）設置控件屬性。控件的基本屬性包括字符（String）、標簽（Tag）、字體大小（FontSize）、前景色（Fore⁃groundColor）等。通過設置控件屬性，實現預期的功能指標。（3）編寫回調函數。確定整個界面布局之后，需要編寫控件的回調函數。鼠標右鍵單擊控件，選擇“查看回調”“callback”，編寫回調函數。在界面設計中用到的主要函數如下：get_param（′boostdianlu/Vin′，′Amplitude′）；%獲取電路輸入電壓幅值set_param（′boostdianlu/Vin′，′Amplitude′，a）；%設置輸入電壓幅值options=simset（′SrcWorkspace′，′current′）；%指定模型從當前空間運行，獲取編輯框中輸入電壓幅值參數sim（′boostdianlu′，[]，options）；%使用sim（）函數使仿真模型從當前GUI函數空間進行仿真plot（tout，yout）；%將輸出波形繪制到當前坐標軸對象上

1.3Simulink仿真模型

Simulink是Matlab的一個功能組件，為用戶提供建模和仿真的工作平臺。Simulink的SimPowerStems仿真工具箱提供電機與拖動、電力系統與自動化以及電力電子等仿真模塊，幾乎涵蓋所有電力電子電路的仿真模塊。按照電力電子電路的基本原理，利用工具箱提供的模塊可以進行仿真電路的搭建[11]。以“升壓斬波閉環仿真電路”為例，說明建立仿真模型的基本步驟：（1）調用功能模塊。根據升壓斬波電路原理圖，確定所需功能模塊，找到它們所在模塊庫。（2）創建并保存模型。建好模型后，使用Save命令保存，以便下次使用時直接調用。（3）連接模塊并設置參數。將各個功能模塊按照布局進行連接，并設置每個模塊的參數。（4）運行仿真并顯示結果。

2電力電子仿真平臺實例

根據圖1所示的虛擬仿真平臺結構框圖和圖2所示的直流⁃直流變流技術模塊結構框圖，采用GUIDE設計各基本模塊和子模塊的圖形用戶界面，編寫各控件對應的回調函數，響應用戶操作。該GUI界面由主界面、原理分析界面、運行界面以及仿真模型四個部分組成。

2.1直流⁃直流變流技術主界面

主界面是訪問該節的第一個用戶界面，如圖3所示。直流⁃直流變流技術主界面由標題和功能選擇按鈕組成。在主界面中列出了包括降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路等常用的六大類基本斬波電路。每一類電路中有三個按鈕，對應三個入口，分別是“原理分析”、“運行界面”以及“實例分析”。用戶點擊其中任意一個按鈕，即可進入對應的功能界面。

2.2升壓斬波電路原理分析界面

以升壓斬波電路為例，當點擊“原理分析”按鈕后，通過按鈕對應的回調函數，就可跳轉到升壓斬波電路的原理分析界面，如圖4所示。原理分析界面由三部分構成，分別是電路原理圖、原理分析文字說明以及主界面按鈕。學生通過原理分析界面鞏固所學內容，進一步加深對升壓斬波電路基本原理的理解，提高理論知識的學習效果。當點擊“主界面”按鈕時即可返回圖3所示的直流⁃直流變流技術的主界面。

2.3升壓斬波電路運行界面

當點擊升壓斬波電路“運行界面”按鈕后，跳轉到對應的運行界面，如圖5所示。運行界面由參數設置欄，波形欄以及菜單欄三部分組成。在參數欄設置需要改變的參數，分別為電壓E、電容R、電感L、電阻R。在輸入框中輸入對應的數值可改變仿真電路的參數[12]。波形欄共有三個坐標軸，分別顯示輸出電壓，電感電壓以及開關信號波形。菜單欄包括仿真按鈕和主界面按鈕兩部分。點擊“仿真”按鈕進行電路仿真，點擊“主界面”按鈕返回圖3對應的直流⁃直流變流技術的主界面。圖5運行界面通過輸入框改變仿真電路參數，不用在仿真模型中雙擊元件改變，提高了仿真效率，同時該界面可直觀地觀察電路參數的改變而引起的波形的變化。

2.4實例分析電路

當點擊“實例分析”按鈕后，打開以升壓斬波電路為基礎的閉環仿真電路圖。“運行界面”只是針對課本中開環升壓斬波電路進行操作，而在實際工程中，幾乎所有的電路均使用閉環模型，由于閉環仿真電路在課堂中不作講述重點，學生對閉環設計無從下手，不能將所學知識應用于實際工程。因此，在虛擬仿真平臺添加“實例分析”入口，有助于學生從工程的角度理解閉環仿真電路的設計方法，以及閉環參數改變對電路的影響。

3結語